本发明涉及一种材料相变过程的成像装置和方法，其中，成像装置包括：量子级联激光器，用于在低温环境下发出成像光；耦合输出结构，用于收集所述成像光并进行准直；扩束装置，用于将准直后的所述成像光扩束成共焦的多束激光；透镜，用于将所述共焦的多束激光转变为平行光并照射到样品板上的测试样品；镜头，用于接收穿过所述测试样品的平行光，并成像于热探测阵列的敏感面上；计算机，用于获取所述热探测阵列上产生的电信号。本发明能够有效避免被测样品因加热带来的热辐射干扰。